[發(fā)明專利]一種雙向多電平升降壓變換器及其控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310695247.5
• 申請日: 2013-12-17
• 公開（公告）號: CN103746557B
• 公開（公告）日: 2017-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐林;耿攀;楊文鐵;姚川;徐正喜;陳濤;魏華;楊勇;余定峰;左超;孫瑜;羅偉;吳浩偉;謝煒;姜波;邢賀鵬;李小謙;孫朝暉;李可維;吳大立;潘德華;汪曉峰;蔡凱;黃超;周樑;余躍聽;雷津;袁陽
• 申請（專利權(quán)）人: 中國船舶重工集團(tuán)公司第七一九研究所
• 主分類號: H02M3/156
• 分類號: H02M3/156
• 代理公司: 北京律譜知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11457
• 代理人: 王慶海

1.一種雙向多電平升降壓變換器的控制方法，所述的雙向多電平升降壓變換器包括雙向三電平單元A(1)、雙向三電平單元B(2)、電感L_b(3)及控制系統(tǒng)，雙向三電平單元A(1)包括開關(guān)管T₁、開關(guān)管T₂、開關(guān)管T₃、開關(guān)管T₄及分壓電容C_b1、C_b2；雙向三電平單元B(2)包括開關(guān)管T₅、開關(guān)管T₆、開關(guān)管T₇、開關(guān)管T₈及分壓電容C_b3、C_b4，

所述的電容C_b1的正接線端子接電源V₁的正極和開關(guān)管T₁的集電極，電容C_b1的負(fù)接線端子接電容C_b2的正接線端子、開關(guān)管T₃的發(fā)射級和開關(guān)管T₄的集電極；電容C_b2的負(fù)接線端子接電源V₁的負(fù)極和開關(guān)管T₂的發(fā)射極；開關(guān)管T₁的發(fā)射極接開關(guān)管T₃的集電極和電感L_b(3)的一端；開關(guān)管T₂的集電極接開關(guān)管T₄的發(fā)射極、開關(guān)管T₆的發(fā)射極和開關(guān)管T₈的集電極；電感L_b(3)的另一端接開關(guān)管T₇的發(fā)射極和開關(guān)管T₅的集電極；開關(guān)管T₅的發(fā)射極接開關(guān)管T₆的集電極、電容C_b3的負(fù)接線端子和電容C_b4的正接線端子；開關(guān)管T₇的集電極接電容C_b3的正接線端子和電源V₂的正極；開關(guān)管T₈的集電極接開關(guān)管T₆的發(fā)射極、開關(guān)管T₄的發(fā)射極和開關(guān)管T₂的集電極，開關(guān)管T₈的發(fā)射極接電容C_b4的負(fù)接線端子和電源V₂的負(fù)極，能量正向流動時，由電源V₁流向電源V₂，可以控制電壓V₂或者電感L_b(3)，當(dāng)電壓V₁高于V₂時，變換器工作在正向降壓模式，當(dāng)電壓V₁低于V₂時，變換器工作在正向升壓模式；能量反向流動時，由電源V₂流向電源V₁，可以控制電壓V₁或者電感L_b(3)，當(dāng)電壓V₂高于V₁時，變換器工作在反向降壓模式，當(dāng)電壓V₂低于V₁時，變換器工作在反向升壓模式，

所述的控制系統(tǒng)包括電源V₁電壓值的采樣(4)、電源V₂電壓值的采樣(5)、電感L_b的電流采樣(6)、電壓調(diào)節(jié)器A(7)、電壓調(diào)節(jié)器B(8)、電壓調(diào)節(jié)器輸出限幅單元(10)、能量流向邏輯判斷單元(9)、電流調(diào)節(jié)器(11)、雙向兩模式調(diào)制單元(12)、雙向三電平單元A(1)的PWM調(diào)制器(13)、雙向三電平單元B(2)的PWM調(diào)制器(14)、開關(guān)管T₁～T₄的驅(qū)動(15)、開關(guān)管T₅～T₈的驅(qū)動(16)，定義能量正向流動時，能量由電源V₁流向電源V₂，電感電流i_Lb>0；能量反向流動時，能量由電源V₂流向電源V₁，電感電流i_Lb<0，

其特征在于，具體的控制方法如下，

能量正向流動時，能量流向邏輯判斷單元(9)中S₁閉合，S₂斷開，雙向兩模式調(diào)制單元(12)中k₁＝1，k₂＝0；能量反向流動時，S₁斷開，S₂閉合，k₁＝0，k₂＝1；檢測電源V₁和V₂的電壓值得到V_{1_samp}和V_{2_samp}，分別與指令值V_{1_ref}和V_{2_ref}作差得到電壓環(huán)誤差信號v_{e_1}和v_{e_2}，v_{e_2}和v_{e_1}分別經(jīng)過電壓調(diào)節(jié)器A(7)和電壓調(diào)節(jié)器B(8)后得到調(diào)節(jié)器輸出信號v_{e_2R}和v_{e_1R}，v_{e_1R}和v_{e_2R}經(jīng)過能量流向邏輯判斷單元(9)的判斷選擇后得到電流環(huán)輸入信號i_{Lb_in}，該信號再經(jīng)過電壓調(diào)節(jié)器輸出限幅單元(10)后得到電流內(nèi)環(huán)的指令信號i_{Lb_ref}，i_{Lb_ref}與檢測的電感電流值i_{Lb_samp}作差得到電流環(huán)的誤差信號i_e，i_e經(jīng)過電流調(diào)節(jié)器(11)輸出后得到調(diào)制信號v_M，v_M再經(jīng)過雙向兩模式調(diào)制單元(12)修正后后分別得到雙向三電平單元A(1)和雙向三電平單元B(2)的調(diào)制信號v_{M_1}和v_{M_2}，v_{M_1}分別與載波v_tri1和載波v_tri2交截，v_{M_2}分別與載波v_tri5和載波v_tri6交截，再分別通過雙向三電平單元A(1)的PWM調(diào)制器(13)和雙向三電平單元B(2)的PWM調(diào)制器(14)得到雙向三電平單元A(1)的開關(guān)管驅(qū)動信號和雙向三電平單元B(2)的開關(guān)管驅(qū)動信號，其中S₁和S₂分別為能量正向流動和反向流動時的邏輯開關(guān)；k₁、k₂為調(diào)制波疊加分量的系數(shù)；V_{1_samp}、V_{2_samp}、i_{Lb_samp}分別為電源V₁電壓、電源V₂電壓和電感電流的采樣值；V_{1_ref}和V_{2_ref}分別表示V₁和V₂的指令值；v_{M_1}和v_{M_2}分別表示雙向三電平單元A(1)和雙向三電平單元B(2)的調(diào)制信號。